CN201402215Y - 一种铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及铁路货车技术领域，公开了一种铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置，包括纵向加载框架、纵向作动器、第一关节连接器固定装置、第二关节连接器固定装置；所述纵向加载框架包括纵向延伸的纵向杆和分别固定在所述纵向杆两端的横梁；所述纵向作动器的底座固定在所述纵向加载框架一端的横梁上，所述纵向作动器的动力输出端与所述第一关节连接器固定装置的一端连接，所述第一关节连接器固定装置的另一端固定被试关节连接器的一端，被试关节连接器的另一端通过第二关节连接器固定装置与所述纵向加载框架的另一端的横梁连接。

Description

一种铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置

技术领域

本实用新型涉及铁路货车技术领域，尤其涉及一种铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置。

背景技术

铁路货车是一种常见的货运车辆，铁路货车通常由多节车辆组成，各节车辆之间通过铁路货车连接件连接。

铁路货车关节连接器(简称“关节连接器”)，是一种典型的铁路货车连接件。铁路货车关节连接器为球铰状结构，主要由凸关节、凹关节、连接机构等组成，铁路货车关节连接器具有垂向、横向移动和凸关节与凹关节相对转动的功能。铁路货车关节连接器能够承受列车纵向牵引力，又能保持车辆之间的垂向、横向灵活转动和扭转。

铁路货车连接器具有结构紧凑、维修方便、可减少零件数量、使铁路车辆的连挂和分解简便等优点，广泛应用在铁路货车上，尤其应用在铁路货车运输重载货车上。通过铁路货车关节连接器可以将多辆车辆固定连接为一个单元车组，这样不仅能够节省车辆所用转向架及车钩缓冲装置的数量，缩短车辆之间的连接距离，提高车辆的每延米轴重，而且能够有效减小车辆的纵向冲击，改善转向架和车体的振动性能。

铁路货车关节连接器在列车纵向力的反复作用下，容易发生疲劳破坏，如出现疲劳裂纹或断裂现象；同时，铁路货车关节连接器在纵向牵引力的作用下，垂向、横向和扭转运动时，将会发生磨损。铁路货车关节连接器发生疲劳破坏或严重磨损后将会失效。铁路货车关节连接器一旦失效，将会影响到铁路货车的正常运行，甚至会导致意外事故的发生。

铁路货车关节连接器，作为铁路货车的主要组成部件，它的疲劳性能和耐磨性能直接影响行车的安全，因此，需要对铁路货车关节连接器的疲劳性能及其耐磨性能进行评估和研究，以保证铁路货车行车的安全性。

现有技术中，为了评价铁路货车关节连接器的疲劳性能及耐磨性能，主要通过有限元计算，满足强度要求，然后将铁路货车关节连接器应用到铁路货车上。在铁路货车关节连接器的实际运用过程中，通过定期检查其是否产生裂纹及观察其磨损程度，来判断铁路货车关节连接器是否发生疲劳破坏及严重磨损，依此来评价铁路货车关节连接器的疲劳性能及耐磨性能。这种方法判断周期长，且安全性低，如果在铁路货车关节连接器使用过程中，铁路货车关节连接器发生疲劳破坏及严重磨损后，未及时发现，将影响铁路货车的正常运行，甚至会造成铁路货车在运行过程中发生意外事故。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置，能够对铁路货车关节连接器的疲劳性能进行试验，快速地对铁路货车关节连接器的疲劳性能进行评价，避免通过将铁路货车关节连接器应用到铁路货车上进行疲劳性能判断而造成的安全隐患。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置，包括纵向加载框架、纵向作动器、第一关节连接器固定装置、第二关节连接器固定装置；所述纵向加载框架包括纵向延伸的纵向杆和分别固定在所述纵向杆两端的横梁；所述纵向作动器的底座固定在所述纵向加载框架一端的横梁上，所述纵向作动器的动力输出端与所述第一关节连接器固定装置的一端连接，所述第一关节连接器固定装置的另一端固定被试关节连接器的一端，被试关节连接器的另一端通过第二关节连接器固定装置与所述纵向加载框架的另一端的横梁连接。

优选的，所述第一关节连接器固定装置包括前球铰支座和凸关节牵引梁；所述前球铰支座的一端与所述纵向作动器的动力输出端连接，另一端与所述凸关节牵引梁的一端连接，所述凸关节牵引梁的另外一端固定被试关节连接器。

优选的，所述第二关节连接器固定装置包括后球铰支座和凹关节牵引梁；所述后球铰支座的一端固定在所述纵向加载框架的另一端的横梁上，所述后球铰支座的另一端连接凹关节牵引梁的一端，凹关节牵引梁的另一端固定被试关节连接器。

优选的，还包括导向装置，所述导向装置用于平衡所述铁路货车关节连接器的重力和试验中产生的横向力；所述导向装置的一端连接所述纵向作动器的动力输出端，另一端连接所述第一关节连接器固定装置。

优选的，所述纵向作动器为液压伺服作动器。

优选的，还包括横向作动器，所述横向作动器与被试关节连接器处于同一水平面内，且所述横向作动器横向设置；所述横向作动器的动力输出端通过中间座与被试关节连接器连接。

优选的，所述横向作动器为液压伺服作动器。

优选的，还包括垂向作动器，所述垂向作动器设置在被试关节连接器的正下方，所述垂向作动器的动力输出端通过中间座与被试关节连接器连接。

优选的，所述垂向作动器为液压伺服作动器。

优选的，所述凸关节牵引梁的径向和所述凹关节牵引梁的径向分别设置一套平衡装置。

本实用新型提供的铁路货车关节连接器疲劳试验装置能够按照铁路货车关节连接器的实际连接状态，通过第一关节连接器固定装置、第二关节连接器固定装置将铁路货车关节连接器装卡在铁路货车关节连接器疲劳试验装置上，由纵向作动器模拟列车纵向力，对铁路货车关节连接器进行纵向加载，实现铁路货车关节连接器的疲劳性能试验。

优选方案中，本实用新型提供的铁路货车关节连接器疲劳试验装置还包括垂向作动器和横向作动器。这种结构能够实现被试铁路关节连接器的纵向、垂向和横向三个方向的协调加载，可以完成纵向疲劳加载和三向加载磨损两个试验，在对铁路货车关节连接器疲劳性能的评价的同时，还可以对铁路货车关节连接器的耐磨性能进行评价，实现了一机多能，减少了试验装置的占地面积，降低了制造成本，提高了试验效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的铁路货车关节连接器疲劳试验装置的结构示意图；

图2为图1中的B-B剖视图；

图3为三向加载的示意图；

其中，图1-图3中：

纵向加载框架1、纵向杆101、横梁102、纵向作动器2、导向装置3、前球铰支座4、凸关节牵引梁5、凹关节牵引梁6、后球铰支座7、平衡装置8、垂向作动器9、横向作动器10、中间座11、被试关节连接器12、横向固定装置13。

具体实施方式

本实用新型的目的是提供一种铁路货车关节连接器试验装置，能够对铁路货车关节连接器的疲劳性能进行试验，快速地对铁路货车关节连接器的疲劳性能进行评价，避免通过将铁路货车关节连接器应用到铁路货车上进行疲劳性能判断而造成的安全隐患。

下面结合附图对本实用新型的内容进行描述，以下的描述仅是示范性和解释性的，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。

请参看图1、图2，图1为本实用新型提供的铁路货车关节连接器疲劳试验装置的结构示意图，图2为图1中的B-B剖视图。

如图1所示，本实用新型提供的铁路货车关节连接器疲劳试验装置包括纵向加载框架1、纵向作动器2、第一关节连接器固定装置、第二关节连接器固定装置。

其中，纵向加载框架1为一水平放置的封闭结构框架，包括纵向延伸的纵向杆101和分别固定在纵向杆两端的横梁102，在一种具体的实施方式中，横梁102的底部固定在水泥台面上，纵向杆101的数量为四个，纵向杆101的两端的端部通过固定螺栓分别固定在两侧的横梁102上，纵向杆101的正下方为一水泥槽。

纵向作动器2的底座固定在纵向加载框架1的一端的横梁102上，纵向作动器2的动力输出端与第一关节连接器固定装置的一端连接，第一关节连接器固定装置的另一端固定被试关节连接器12的一端，被试关节连接器12的另一端通过第二关节连接器固定装置与加载框架1的另一端的横梁102连接。

在一种具体的实施方式中，第一关节连接器固定装置包括前球铰支座4和凸关节牵引梁5，前球铰支座4的一端与纵向作动器2的动力输出端连接，前球铰支座4的另一端与凸关节牵引梁5的一端连接，凸关节牵引梁5的另一端与被试关节连接器12的具有凸关节的一侧固定。

第二关节连接器固定装置包括后球铰支座7和凹关节牵引梁6，后球铰支座7的一端固定在纵向加载框架1的另一侧的横梁102上，后球铰支座7的另一端连接凹关节牵引梁6的一端，凹关节牵引梁6的另外一端与被试关节连接器12的具有凹关节的一侧固定。

优选方案中，为了平衡铁路货车关节连接器的重力和试验过程中产生的横向力，在纵向作动器2与前球铰支座4之间设置一个导向装置3；导向装置3的一端连接纵向作动器2的动力输出端，导向装置的另一端连接前球铰支座4。

导向装置3包括导筒、导向杆和导向轴承组，导向杆上安装有导向轴承组，通过导向轴承组可以把关节连接器的重力和试验中的水平分力和垂直分力平衡掉，只剩下纵向力。

在一种具体的实施方式中，纵向作动器2与横梁102、纵向作动器2与导向装置3、导向装置3与前球铰支座4、前球铰支座4与凸关节牵引梁5、凹关节牵引梁6与后球铰支座7、后球铰支座7与横梁102均通过高强度螺栓连接。

凸关节牵引梁5、凹关节牵引梁6与被试关节连接器12通过焊接连接，以保证被试关节连接器12的连接工况与实际工况相符。

优选方案中，纵向作动器2具体为液压伺服作动器。

本实用新型提供的铁路货车关节连接器疲劳试验装置能够按照被试关节连接器12的实际连接状态，由纵向作动器2模拟列车纵向力，对被试关节连接器12进行纵向加载，对被试关节连接器12的疲劳性能进行试验。

优选方案中，本实用新型提供的铁路货车关节连接器疲劳试验装置包括垂向作动器9和横向作动器10。

如图1、图2所示，垂向作动器9设置在被试关节连接器12的正下方，垂向作动器9的底座固定在水泥槽内，垂向作动器9的动力输出端通过中间座11与被试关节连接器12连接，垂向作动器9可以向被试关节连接器12施加垂直方向的作用力。

优选方案中，垂向作动器9具体可以为液压伺服作动器。

如图2所示，横向作动器10与被试关节连接器12处于同一平面内，横向作动器10呈横向设置，横向作动器10的底座固定在横向固定装置13上，横向作动器10的动力输出端通过中间座11与被试关节连接器12连接，横向作动器可以向被试关节连接器12施加横向的作用力。

优选方案中，在凸关节牵引梁5的径向和凹关节牵引梁6的径向分别设置一套平衡装置8，以保证被试关节连接器12的上心盘与中间座11的下心盘紧密贴合，同时，凸关节牵引梁5和凹关节牵引梁6发生相对扭转时，也可由平衡装置将二者复位。

以下介绍本实用新型提供的铁路货车关节连接器疲劳试验装置的工作原理。

在对被试关节连接器12进行疲劳试验时，将被试关节连接器12装卡铁路货车关节连接器疲劳试验装置上，被试关节连接器12的凸关节的一侧与凸关节牵引梁5连接，被试关节连接器12的凹关节的一侧凹关节牵引梁5连接。由纵向作动器2进行纵向加载，实现被试关节连接器12的纵向疲劳试验，纵向加载方式为拉-压型加载；三向加载耐磨性能试验时，纵向作动器2按“力控”方式加载拉-拉或压-压载荷，垂向作动器9和横向作动器10按“位控”方式加载，且垂向作动器9、横向作动器10与纵向作动器的起始加载相位差为90度，垂向作动器9与横向作动器10的起始相位差为0度，三向加载的方式如图3所示，图3为三向加载的示意图，P为纵向加载，Q1为垂向加载，Q2为横向加载。

这种结构的铁路货车关节连接器疲劳试验装置能够实现被试铁路关节连接器12的纵向、垂向和横向三个方向的协调加载，可以完成纵向疲劳加载和三向加载耐磨性能两个试验，在对铁路货车关节连接器的疲劳性能评价的同时，还可以对铁路货车关节连接器的耐磨性能进行评价，实现一机多能，减少了试验装置的占地面积，降低了制造成本，提高了试验效率。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置，其特征在于，包括纵向加载框架、纵向作动器、第一关节连接器固定装置、第二关节连接器固定装置；所述纵向加载框架包括纵向延伸的纵向杆和分别固定在所述纵向杆两端的横梁；所述纵向作动器的底座固定在所述纵向加载框架一端的横梁上，所述纵向作动器的动力输出端与所述第一关节连接器固定装置的一端连接，所述第一关节连接器固定装置的另一端固定被试关节连接器的一端，被试关节连接器的另一端通过第二关节连接器固定装置与所述纵向加载框架的另一端的横梁连接。

2.根据权利要求1所述的铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置，其特征在于，所述第一关节连接器固定装置包括前球铰支座和凸关节牵引梁；所述前球铰支座的一端与所述纵向作动器的动力输出端连接，另一端与所述凸关节牵引梁的一端连接，所述凸关节牵引梁的另外一端固定被试关节连接器。

3.根据权利要求2所述的铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置，其特征在于，所述第二关节连接器固定装置包括后球铰支座和凹关节牵引梁；所述后球铰支座的一端固定在所述纵向加载框架的另一端的横梁上，所述后球铰支座的另一端连接凹关节牵引梁的一端，凹关节牵引梁的另一端固定被试关节连接器。

4.根据权利要求3所述的铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置，其特征在于，还包括导向装置，所述导向装置用于平衡所述铁路货车关节连接器的重力和试验中产生的横向力；所述导向装置的一端连接所述纵向作动器的动力输出端，另一端连接所述第一关节连接器固定装置。

5.根据权利要求1所述的铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置，其特征在于，所述纵向作动器为液压伺服作动器。

6.根据权利要求1-5任一项所述的铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置，其特征在于，还包括横向作动器，所述横向作动器与被试关节连接器处于同一水平面内，且所述横向作动器横向设置；所述横向作动器的动力输出端通过中间座与被试关节连接器连接。

7.根据权利要求6所述的铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置，其特征在于，所述横向作动器为液压伺服作动器。

8.根据权利要求6所述的铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置，其特征在于，还包括垂向作动器，所述垂向作动器设置在被试关节连接器的正下方，所述垂向作动器的动力输出端通过中间座与被试关节连接器连接。

9.根据权利要求8所述的铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置，其特征在于，所述垂向作动器为液压伺服作动器。

10.根据权利要求9所述的铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置，其特征在于，所述凸关节牵引梁的径向和所述凹关节牵引梁的径向分别设置一套平衡装置。

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